第三章強(qiáng)夯和強(qiáng)夯置換2(設(shè)計(jì)計(jì)算)課件

第二章強(qiáng)夯和強(qiáng)夯置換土木工程教研室1第二章強(qiáng)夯和強(qiáng)夯置換土木工程教研室12設(shè)計(jì)計(jì)算有效加固深度有效加固深度？經(jīng)強(qiáng)夯加固后，該土層強(qiáng)度和變形等指標(biāo)能滿足設(shè)計(jì)要求的土層范圍。系數(shù)，根據(jù)地基土性質(zhì)決定

夯錘重（t）

落距（m）

22設(shè)計(jì)計(jì)算有效加固深度有效加固深度？經(jīng)強(qiáng)夯加固后，該土層強(qiáng)三、設(shè)計(jì)計(jì)算有效加固深度強(qiáng)夯置換墩的深度土質(zhì)條件決定對淤泥、泥炭等粘性軟弱土層，置換墩應(yīng)穿透軟土層，著底在較好土層上

對深厚飽和粉土、粉砂，墩身可不穿透該層

3三、設(shè)計(jì)計(jì)算有效加固深度強(qiáng)夯置換墩的深度土質(zhì)條件決定對淤泥夯錘和落距夯錘落距單擊夯擊能=M*h總夯擊能=N*M*h單位夯擊能=N*M*h/A應(yīng)根據(jù)地基土類別、結(jié)構(gòu)類型、荷載大小和要求處理深度等綜合考慮，并通過試驗(yàn)確定。

對飽和粘性土所需的能量不能一次施加，否則土體會(huì)產(chǎn)生側(cè)向擠出，強(qiáng)度反而有所降低，且難于恢復(fù)。根據(jù)需要可分幾遍施加，兩遍間可間歇一段時(shí)間。

三、設(shè)計(jì)計(jì)算4夯錘和落距夯錘落距單擊夯擊能=M*h總夯擊能=N*M*h單位夯錘和落距

單擊夯擊能為夯錘重M與落距h的乘積，一般說夯擊時(shí)最好錘重和落距大，則單擊能量大，夯擊擊數(shù)少，夯擊遍數(shù)也相應(yīng)減少，加固效果和技術(shù)經(jīng)濟(jì)較好。整個(gè)加固場地的總夯擊能量(即錘重×落距×總夯擊數(shù))除以加固面積稱為單位夯擊能。5夯錘和落距單擊夯擊能為夯錘重M與落距h的乘積，一般

強(qiáng)夯的單位夯擊能應(yīng)根據(jù)地基土類別、結(jié)構(gòu)類型、荷載大小和要求處理的深度等綜合考慮，并可通過試驗(yàn)確定。在一般情況下，對粗顆粒土可取1000～3000kN·m/m2，對細(xì)顆粒土可取1500～4000kN·m/m2。

在設(shè)計(jì)中，根據(jù)需要加固的深度初步確定采用的單擊夯擊能，然后再根據(jù)機(jī)具條件因地制宜地確定錘重和落距。

6強(qiáng)夯的單位夯擊能應(yīng)根據(jù)地基土類別、結(jié)構(gòu)類型、荷載為增加飽和砂土的密實(shí)度，提高這些土類的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)，需施加的單位夯擊能如下表：欲增加的標(biāo)貫值5101520需增加的夯擊能量（千焦/米3）100-250250-350400-500500-650標(biāo)貫擊數(shù)增量與夯擊能量的關(guān)系7為增加飽和砂土的密實(shí)度，提高這些土類的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊思考8思考8夯錘和落距選擇合適的夯錘和落距圓形和方形氣孔式和封閉式

選擇夯錘

錘重

確定落距

根據(jù)單點(diǎn)夯擊能量

較適合的夯擊能

夯擊能最低值

介于底面積按土的性質(zhì)確定

三、設(shè)計(jì)計(jì)算9夯錘和落距選圓形和方形選擇夯錘錘重確定落距根據(jù)單點(diǎn)較一般國內(nèi)夯錘可取10～25t。夯錘材質(zhì)最好用鑄鋼，也可用鋼板為外殼內(nèi)灌混凝土的錘。夯錘的平面一般為圓形，它對周圍土體的影響一致，下落時(shí)易對中落點(diǎn)。方形錘與條基、方形獨(dú)立基礎(chǔ)邊角相一致，適用該類基礎(chǔ)。夯錘中設(shè)置若干個(gè)上下貫通的氣孔，孔徑可取250～300mm，它可減小起吊夯錘時(shí)的吸力(在上海金山石油化工廠的試驗(yàn)工程中測出，夯錘的吸力達(dá)三倍錘重)；又可減少夯錘著地前的瞬時(shí)氣墊的上托力。10一般國內(nèi)夯錘可取10～25t。夯錘材質(zhì)最好用鑄鋼，也可用鋼板11111212131314141515

錘底面積宜按土的性質(zhì)確定，錘底靜壓力值可取25～40kPa，對砂性土和碎石填土，一般錘底面積為2～4m2；對一般第四紀(jì)粘性土建議用3～4m2；對于淤泥質(zhì)土建議采用4～6m2；對于黃土建議采用4.5～5.5m2。同時(shí)應(yīng)控制夯錘的高寬比，以防止產(chǎn)生偏錘現(xiàn)象，如黃土，高寬比可采用1:2.5～1:2.8。

經(jīng)驗(yàn)公式：16經(jīng)驗(yàn)公式：16夯錘確定后，根據(jù)要求的單點(diǎn)夯擊能量，就能確定夯錘的落距。國內(nèi)通常采用的落距是10～15m，錘重在10～15t。大落距的施工方案，這是因?yàn)樵龃舐渚嗫色@得較大的接地速度，能將大部分能量有效地傳到地下深處，增加深層夯實(shí)效果，減少消耗在地表土層塑性變形的能量。

17夯錘確定后，根據(jù)要求的單點(diǎn)夯擊能量，就能確定夯錘的落距。17從起重機(jī)械的性能看，當(dāng)起重量逐漸增大，扒桿逐漸往高伸。落距大，可充分利用起重機(jī)械的能力，經(jīng)濟(jì)效果好。如W1001起重機(jī)，增設(shè)龍門支架后，11.5t、14m.

大能量機(jī)械：法國液壓驅(qū)動(dòng)的支架，40t，40m法國機(jī)場，要求加固深度達(dá)40m,特別研制200t、25m的超級起重機(jī)。

18從起重機(jī)械的性能看，當(dāng)起重量逐漸增大，扒桿逐漸往高伸。落距最佳夯擊能最佳夯擊能？在這樣的夯擊能作用下，地基中出現(xiàn)的孔隙水壓力達(dá)到土的自重壓力。粘性土中的確定

根據(jù)孔隙水壓力的疊加值

砂性土中的確定

繪制孔隙水壓力增量與夯擊擊數(shù)(夯擊能)的關(guān)系曲線

三、設(shè)計(jì)計(jì)算19最佳夯擊能最佳夯擊能？在這樣的夯擊能作用下，地基中出現(xiàn)的孔隙夯擊點(diǎn)布置及間距夯擊點(diǎn)的布置根據(jù)基底平面形狀等邊三角形等腰三角形正方形應(yīng)考慮施工時(shí)吊機(jī)的行走通道

強(qiáng)夯置換墩位布置

等邊三角形正方形獨(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)根據(jù)基礎(chǔ)形式布置處理范圍應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)范圍，具體的放大范圍，可根據(jù)建筑物類型和重要性等因素決定。對一般建筑物，每邊超出基礎(chǔ)外緣寬度宜為設(shè)計(jì)深度的1/2～2/3，并不宜小于3m。

三、設(shè)計(jì)計(jì)算20夯擊點(diǎn)布置及間距夯擊點(diǎn)的布置根據(jù)基底平面形狀等邊三角形等腰三承重結(jié)構(gòu)下必須布置夯擊點(diǎn)夯距通常為5—9m三、設(shè)計(jì)計(jì)算夯擊點(diǎn)的布置21承重結(jié)構(gòu)下必須布置夯擊點(diǎn)夯距通常為5—9m三、設(shè)計(jì)計(jì)算夯夯擊點(diǎn)的布置1.大面積基礎(chǔ)采用正方形插擋法布置，使孔隙水壓力充分消散，不易形成橡皮土。2.條基采用點(diǎn)線插擋法布置。3.柱基為點(diǎn)夯。4.砂性土和強(qiáng)夯擠淤可采用排夯法加固（錘印彼此搭接200-300mm）。5.若加固深度較大時(shí)，若能量不夠或墊層太厚，可采用二次夯擊。三、設(shè)計(jì)計(jì)算22夯擊點(diǎn)的布置1.大面積基礎(chǔ)采用正方形插擋法布置，使孔隙水壓力夯擊點(diǎn)的間距夯擊點(diǎn)的間距確定原則：一般根據(jù)地基土的性質(zhì)和要求處理的深度而定，以保證使夯擊能量傳遞到深處和保護(hù)鄰近夯坑周圍所產(chǎn)生的輻射向裂隙。

1.強(qiáng)夯第一遍夯擊點(diǎn)間距可取夯錘直徑的2.5～3.5倍，第二遍夯擊點(diǎn)位于第一遍夯擊點(diǎn)之間。以后各遍夯擊點(diǎn)間距可適當(dāng)減小。

2.最后一遍是低能量滿夯：確保地表土均勻和較高的密實(shí)度。3.對處理深度較深或單擊夯擊能較大的工程，第一遍夯擊點(diǎn)間距宜適當(dāng)增大。

三、設(shè)計(jì)計(jì)算23夯擊點(diǎn)的間距夯擊點(diǎn)的間距確定原則：一般根據(jù)地基土的性質(zhì)和要求夯擊點(diǎn)的間距夯擊點(diǎn)的間距3.強(qiáng)夯置換墩間距應(yīng)根據(jù)荷載大小和原土的承載力選定，當(dāng)滿堂布置時(shí)可取夯錘直徑的2～3倍。對獨(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)可取夯錘直徑的1.5～2.0倍。墩的計(jì)算直徑可取夯錘直徑的1.1～1.2倍。

三、設(shè)計(jì)計(jì)算24夯擊點(diǎn)的間距夯擊點(diǎn)的間距3.強(qiáng)夯置換墩間距應(yīng)根據(jù)荷載大小和原夯擊點(diǎn)的間距夯擊點(diǎn)的間距夯距太近：相鄰夯擊點(diǎn)的加固效應(yīng)將在淺處疊加而形成硬層，影響能量向深部傳遞。

粘性土：當(dāng)夯距過小，輻射裂隙會(huì)閉合，影響排水。三、設(shè)計(jì)計(jì)算25夯擊點(diǎn)的間距夯擊點(diǎn)的間距夯距太近：三、設(shè)計(jì)計(jì)算25夯擊擊數(shù)和遍數(shù)夯擊擊數(shù)

國內(nèi)確定夯擊擊數(shù)的方法有所不同：有的以孔隙水壓力達(dá)到液化壓力為準(zhǔn)則；有的以最后一擊的夯沉量達(dá)某一數(shù)值為限值；也有的以上、下二擊所產(chǎn)生的沉降差小于某一數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)?？傊骱粨酎c(diǎn)的夯擊數(shù)，應(yīng)使土體豎向壓縮最大，而側(cè)向位移最小為原則，一般為4～10擊。三、設(shè)計(jì)計(jì)算26夯擊擊數(shù)和遍數(shù)夯國內(nèi)確定夯擊擊數(shù)的方法有所不同：有的夯擊擊數(shù)和遍數(shù)夯擊擊數(shù)強(qiáng)夯夯點(diǎn)的夯擊擊數(shù)按現(xiàn)場試夯得到的夯擊擊數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定

還要滿足

1.最后兩擊平均夯沉量不宜大于下列數(shù)值：單擊夯擊能量小于4000kN*m時(shí)為50mm；夯擊能為4000～6000kN*m時(shí)為100mm；夯擊能大于6000kN·m時(shí)為200mm;

2.夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過大隆起;

3.不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難。

三、設(shè)計(jì)計(jì)算27夯擊擊數(shù)和遍數(shù)夯強(qiáng)夯夯點(diǎn)的按現(xiàn)場試夯得到的夯擊擊數(shù)和夯沉量關(guān)

強(qiáng)夯的單位夯擊能應(yīng)根據(jù)地基土類別、結(jié)構(gòu)類型、荷載大小和要求處理的深度等綜合考慮，并可通過試驗(yàn)確定。在一般情況下，對粗顆粒土可取1000～3000kN·m/m2，對細(xì)顆粒土可取1500～4000kN·m/m2。

28強(qiáng)夯的單位夯擊能應(yīng)根據(jù)地基土類別、結(jié)構(gòu)類型、荷載夯擊擊數(shù)和遍數(shù)夯擊擊數(shù)強(qiáng)夯置換點(diǎn)的夯擊擊數(shù)按現(xiàn)場試夯得到的夯擊擊數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定

還要滿足

1.墩底穿透軟弱土層，且達(dá)到設(shè)計(jì)墩長

;

2.累計(jì)夯沉量為設(shè)計(jì)墩長的1.5～2.0倍

;

3.最后兩擊的平均夯沉量不大于強(qiáng)夯的規(guī)定值。

三、設(shè)計(jì)計(jì)算29夯擊擊數(shù)和遍數(shù)夯強(qiáng)夯置換點(diǎn)按現(xiàn)場試夯得到的夯擊擊數(shù)和夯沉量關(guān)夯擊擊數(shù)和遍數(shù)夯擊遍數(shù)

夯擊遍數(shù)應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)確定，可采用點(diǎn)夯2～3遍，對于滲透性較差的細(xì)顆粒土，必要時(shí)夯擊遍數(shù)可適當(dāng)增加。最后再以低能量滿夯2遍，滿夯還可采用輕錘或低落距錘多次夯擊，錘印搭接。三、設(shè)計(jì)計(jì)算30夯擊擊數(shù)和遍數(shù)夯夯擊遍數(shù)應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)確定，可采夯擊擊數(shù)和遍數(shù)夯擊遍數(shù)

夯擊遍數(shù)以不出現(xiàn)“翻漿”和“橡皮土”為宜。

兩遍之間的“間歇時(shí)間”見后述。

三、設(shè)計(jì)計(jì)算31夯擊擊數(shù)和遍數(shù)夯夯擊遍數(shù)以不出現(xiàn)“翻漿”和“橡皮土”強(qiáng)夯置換柱式置換

置換墩深度由土質(zhì)條件決定。除厚層飽和粉土外，應(yīng)穿透軟土層，到達(dá)較硬土層。

深度不宜超過7m。置換墩的間距取3倍墩直徑左右。墩為堅(jiān)硬粗顆粒材料。

錘底靜壓力值為100-200kPa。

三、設(shè)計(jì)計(jì)算32強(qiáng)夯置換柱置換墩深度由土質(zhì)條件決定。除厚層飽和粉土外墊層鋪設(shè)

強(qiáng)夯前要求擬加固的場地必需具有一層稍硬的表層，使其能支承起重設(shè)備；并便于對所施工的“夯擊能”得到擴(kuò)散；同時(shí)也可加大地下水位與地表面的距離。

對場地地下水位在-2m深度以下的砂礫石土層，可直接施行強(qiáng)夯，無需鋪設(shè)墊層；對地下水位較高的飽和粘性土與易液化流動(dòng)的飽和砂土，需要鋪設(shè)砂、砂礫或碎石墊層才能進(jìn)行強(qiáng)夯，否則土體會(huì)發(fā)生流動(dòng)。

墊層厚度隨場地的土質(zhì)條件、夯錘重量及其形狀等條件而定。當(dāng)場地土質(zhì)條件好，夯錘小或形狀構(gòu)造合理，起吊時(shí)吸力小者，也可減少墊層厚度。墊層厚度一般為0.5～2.0m，保證地下水位低于坑底面以下2m。鋪設(shè)的墊層不能含有粘土。

三、設(shè)計(jì)計(jì)算33墊層鋪設(shè)強(qiáng)夯前要求擬加固的場地必需具有一層稍硬的表層間歇時(shí)間取決于加固土層中孔隙水壓力消散所需要的時(shí)間

砂性土消散快間歇時(shí)間很短連續(xù)夯粘性土消散慢孔壓疊加間歇時(shí)間長設(shè)置袋裝砂井加速消散縮短間歇時(shí)間三、設(shè)計(jì)計(jì)算34間歇時(shí)間取決于加固土層中孔隙水壓力消散所需要的時(shí)間砂性土消間歇時(shí)間取決于加固土層中孔隙水壓力消散所需要的時(shí)間

砂土：三、設(shè)計(jì)計(jì)算粘性土：2-4周時(shí)間35間歇時(shí)間取決于加固土層中孔隙水壓力消散所需要的時(shí)間砂土：三小區(qū)劃分對于多遍夯擊，各遍間有間歇時(shí)間規(guī)定時(shí)：可計(jì)算每臺(tái)吊車的作業(yè)效率，計(jì)算出每天的加固面積。然后將加固場地分成若干個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)的夯擊天數(shù)等于或大于鄰近小區(qū)兩遍之間的間歇天數(shù)。使得吊車和施工人員保持連續(xù)作業(yè)，避免因等待兩遍間的間歇時(shí)間而窩工。三、設(shè)計(jì)計(jì)算36小區(qū)劃分對于多遍夯擊，各遍間有間歇時(shí)間規(guī)定時(shí)：三、設(shè)計(jì)計(jì)降水聯(lián)合低能級強(qiáng)夯法設(shè)計(jì)

降水聯(lián)合低能量強(qiáng)夯法：

適用于夾砂飽和粘性土。三、設(shè)計(jì)計(jì)算上海浦東國際機(jī)場跑道

37降水聯(lián)合低能級強(qiáng)夯法設(shè)計(jì)降水聯(lián)合低能量強(qiáng)夯法：三、降水聯(lián)合低能級強(qiáng)夯法設(shè)計(jì)一、降排水體系宜采用真空降水二、夯擊能量“先輕后重，逐漸加能，少擊多